DE102007053286A1 - Method for producing an optoelectronic component - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements umfasst die Schritte: A) Bereitst (1) mit einem aktiven Bereich (13), der im Betrieb elektromagnetische Primärstrahlung abstrahlt, B) Bereitstellen einer die Primärstrahlung zumindest teilweise in elektromagnetische Sekundärstrahlung umwandelnden ersten Wellenlängenkonversionsschicht (2) und C) Anordnen der ersten Wellenlängenkonversionsschicht (2) auf der strahlungsemittierenden Schichtenfolge (1) im Strahlengang der Primärstrahlung.A method for producing an optoelectronic component comprises the steps: A) providing (1) with an active region (13) which emits electromagnetic primary radiation during operation, B) providing a first wavelength conversion layer (2) and at least partially converting the primary radiation into electromagnetic secondary radiation C) arranging the first wavelength conversion layer (2) on the radiation-emitting layer sequence (1) in the beam path of the primary radiation.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The present invention relates to a process for producing a Optoelectronic component according to the preamble of the claim 1.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements mit einer strahlungsemittierenden Schichtenfolge und einer Wellenlängenkonversionsschicht anzugeben.At least It is an object of certain embodiments Method for producing an optoelectronic component with a radiation-emitting layer sequence and a wavelength conversion layer specify.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.These Tasks are performed by a procedure with the characteristics of the independent Patent claim solved. Advantageous embodiments and further developments of the subject are in the dependent Claims and continue to go from the following Description and drawings.
Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements gemäß einer Ausführungsform umfasst insbesondere die Schritte
- A) Bereitstellen einer strahlungsemittierenden Schichtenfolge mit einem aktiven Bereich, der im Betrieb elektromagnetische Primärstrahlung abstrahlt,
- B) Bereitstellen einer die Primärstrahlung zumindest teilweise in elektromagnetische Sekundärstrahlung umwandelnden ersten Wellenlängenkonversionsschicht und
- C) Anordnen der ersten Wellenlängenkonversionsschicht auf der strahlungsemittierenden Schichtenfolge im Strahlengang der Primärstrahlung.
- A) providing a radiation-emitting layer sequence with an active region which emits electromagnetic primary radiation during operation,
- B) providing a first wavelength conversion layer and at least partially converting the primary radiation into electromagnetic secondary radiation
- C) arranging the first wavelength conversion layer on the radiation-emitting layer sequence in the beam path of the primary radiation.
Ein derartiges Verfahren kann es ermöglichen, dass die strahlungsemittierende Schichtenfolge und die erste Wellenlängenkonversionsschicht getrennt voneinander herstellbar sind und erst nach der vollständigen Herstellung miteinander angeordnet werden. Ein Vorteil einer solchen getrennten Herstellung der strahlungsemittierenden Schichtenfolge und der ersten Wellenlängenkonversionsschicht kann dabei darin liegen, dass beispielsweise für die Bereitstellung der ersten Wellenlängenkonversionsschicht Prozessschritte durchgeführt werden können, die die strahlungsemittierende Schichtenfolge in ihrer Beschaffenheit und/oder Funktionsweise beeinträchtigen würden. Insbesondere Methoden der thermischen Behandlung, Bestrahlung mit UV-Licht oder anderer elektromagnetischen Strahlung oder mit Teilchen wie etwa Elektronen sind dabei denkbar, die einerseits für die Bereitstellung der ersten Wellenlängenkonversionsschicht vorteilhaft und andererseits für die strahlungsemittierende Schichtenfolge schädigend sein können. Ebenso kann etwa durch das obige Verfahren das Vorhandensein beispielsweise von Lösungsmitteln, Wasser oder reaktiven Gasen als von außen zugeführte Mittel oder als Reaktionsprodukte während der Bereitstellung der ersten Wellenlängenkonversionsschicht möglich sein.One Such method may allow the radiation-emitting Layer sequence and the first wavelength conversion layer separated can be produced from each other and only after the complete Manufacture are arranged together. An advantage of such separate production of the radiation-emitting layer sequence and the first wavelength conversion layer can therein lie, for example, for the provision of the first wavelength conversion layer process steps performed which can be the radiation-emitting layer sequence impair their nature and / or operation would. In particular methods of thermal treatment, Irradiation with UV light or other electromagnetic radiation or with particles such as electrons are conceivable, on the one hand for providing the first wavelength conversion layer advantageous and on the other hand for the radiation-emitting Layer sequence can be damaging. As well For example, by the above method, the presence may be of solvents, water or reactive gases as of externally added agents or as reaction products during the provision of the first wavelength conversion layer to be possible.
Dass eine Schicht oder ein Element „auf" oder „über" einer anderen Schicht oder einem anderen Element angeordnet oder aufgebracht ist, kann dabei hier und im Folgenden bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element unmittelbar im direkten mechanischen und/oder elektrischen Kontakt auf der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Weiterhin kann es auch bedeuten, dass die eine Schicht oder das eine Element mittelbar auf beziehungsweise über der anderen Schicht oder dem anderen Element angeordnet ist. Dabei können dann weitere Schichten und/oder Elemente zwischen der einen und der anderen Schicht angeordnet sein.That a layer or element "on" or "over" another layer or another element or is applied here and in the following mean that the one layer or the one element directly in direct mechanical and / or electrical contact on the other layer or the other Element is arranged. Furthermore, it can also mean that the a layer or the one element indirectly on or over the other layer or the other element is arranged. there can then have more layers and / or elements between the be arranged one and the other layer.
Die Anordnung der ersten Wellenlängenkonversionsschicht auf der strahlungsemittierenden Schichtenfolge im Strahlengang der Primärstrahlung gemäß dem oben genannten Verfahrensschritt C kann dabei das Befestigen der ersten Wellenlängenkonversionsschicht auf der strahlungsemittierenden Schichtenfolge mittels Kleben, Laminieren, einer mechanischen Befestigungsart wie etwa Klemmen oder einer Kombination daraus umfassen. Insbesondere kann dadurch eine dauerhafte und widerstandsfähige Verbindung der strahlungsemittierenden Schichtenfolge und der ersten Wellenlängenkonversionsschicht ermöglicht werden. Als Klebstoff kann beispielsweise ein Material auf Silikon- oder Epoxidbasis Anwendung finden, das bei Zimmertemperatur oder bei einer für die strahlungsemittierende Schichtenfolge verträglichen Temperatur ausgehärtet werden kann. Vorteilhafterweise ist dabei der Brechungsindex des Klebstoffs an den der Wellenlängenkonversionsschicht und/oder den der strahlungsemittierenden Schichtenfolge angepasst.The Arrangement of the first wavelength conversion layer the radiation-emitting layer sequence in the beam path of the primary radiation according to the The above method step C can thereby attaching the first wavelength conversion layer on the radiation-emitting layer sequence by gluing, laminating, a mechanical fastening method such as about terminals or a combination thereof. In particular, can thereby a lasting and resistant connection the radiation-emitting layer sequence and the first wavelength conversion layer be enabled. As an adhesive, for example, a Silicone or epoxy based material can be used at Room temperature or at one for the radiation-emitting Layer sequence hardened compatible temperature can be. Advantageously, the refractive index of the Adhesive to the wavelength conversion layer and / or adapted to the radiation-emitting layer sequence.
Weiterhin kann der Verfahrensschritt B folgende Teilschritte umfassen:
- B1) Aufbringen eines Wellenlängenkonversionsstoffs auf einem Trägersubstrat,
- B2) Aufbringen eines Binders auf dem Trägersubstrat und
- B3) Härten des Binders zur Fixierung des Wellenlängenkonversionsstoffs.
- B1) applying a wavelength conversion substance to a carrier substrate,
- B2) applying a binder on the carrier substrate and
- B3) curing the binder to fix the wavelength conversion substance.
Das Trägersubstrat kann beispielsweise ein transparentes Material aufweisen oder aus einem solchen sein. Geeignete Trägersubstratmaterialien können beispielsweise Glas, Kunststoff oder Metall in Platten- oder Folienform sein, oder Kombinationen oder Mischung daraus.The Carrier substrate, for example, a transparent material or be of such. Suitable carrier substrate materials may be For example, glass, plastic or metal in sheet or foil form be, or combinations or mixtures thereof.
Der Wellenlängenkonversionsstoff und der Binder, die weiter unten näher beschrieben werden, können somit zusammen mit dem Trägersubstrat die erste Wellenlängenkonversionsschicht bilden.Of the Wavelength conversion substance and the binder that continues can be described in more detail below, thus together with the carrier substrate, the first wavelength conversion layer form.
Das Aufbringen eines Wellenlängenkonversionsstoffs kann beispielsweise mittels Aufsprühen, Aufdrucken oder Bestäuben erfolgen.The Application of a wavelength conversion substance can, for example by spraying, printing or dusting respectively.
Weiterhin kann der Verfahrensschritt B auch folgende Teilschritte umfassen:
- B1') Bereitstellen eines Gemisches aus einem Wellenlängenkonversionsstoff und einem Matrixmaterial,
- B2') Aufbringen des Gemisches auf einem Trägersubstrat,
- B3') Härten des Gemisches.
- B1 ') providing a mixture of a wavelength conversion substance and a matrix material,
- B2 ') applying the mixture to a carrier substrate,
- B3 ') hardening of the mixture.
Dabei können der Wellenlängenkonversionsstoff und das Matrixmaterial zusammen mit dem Trägersubstrat die Wellenlängenkonversionsschicht bilden. Weiterhin kann nach dem Schritt B3' in einem weiteren Verfahrensschritt auch das gehärtete Gemisch, das den Wellenlängenkonversionsstoff und das gehärtete Matrixmaterial umfasst, vom Trägersubstrat mittels mechanischer, optischer und/oder chemischer Methoden abgelöst werden. Das gehärtete Gemisch kann dann ohne das Trägersubstrat die Wellenlängenkonversionsschicht bilden.there can the wavelength conversion substance and the Matrix material together with the carrier substrate to form the wavelength conversion layer. Furthermore, after step B3 'in a further process step also the cured mixture containing the wavelength conversion substance and the hardened matrix material comprises, from the carrier substrate detached by mechanical, optical and / or chemical methods become. The cured mixture may then be without the carrier substrate form the wavelength conversion layer.
Weiterhin kann der Verfahrensschritt auch folgende Teilschritte umfassen:
- B1'') Bereitstellen eines Gemisches aus einem Wellenlängenkonversionsstoff und einem Matrixmaterial,
- B2'') Ausformen einer Folie oder Platte aus dem Gemisch,
- B3'') Härten des Gemisches zur ersten Wellenlängenkonversionsschicht.
- B1 '') providing a mixture of a wavelength conversion substance and a matrix material,
- B2 '') forming a film or plate from the mixture,
- B3 ") curing of the mixture to the first wavelength conversion layer.
Das Ausformen des Gemisches zu einer Folie oder Platte kann durch Spritzgießen, Spritzpressen, Formpressen, Extrudieren, Walzen oder Folienziehen erfolgen.The Shaping the mixture into a film or plate by injection molding, Transfer molding, compression molding, extruding, rolling or film drawing respectively.
Der Wellenlängenkonversionsstoff kann geeignet sein, die elektromagnetische Primärstrahlung zumindest teilweise zu absorbieren und als Sekundärstrahlung mit einem zumindest teilweise von der Primärstrahlung verschiedenen Wellenlängenbereich als Sekundärstrahlung zu emittieren. Die elektromagnetische Primärstrahlung und elektromagnetische Sekundärstrahlung können eine oder mehrere Wellenlängen und/oder Wellenlängenbereiche in einem infraroten bis ultravioletten Wellenlängenbereich umfassen, insbesondere in einem sichtbaren Wellenlängenbereich. Dabei können das Spektrum der Primärstrahlung und/oder das Spektrum der Sekundärstrahlung schmalbandig sein, das heißt, dass die Primärstrahlung und/oder die Sekundärstrahlung einen einfarbigen oder annähernd einfarbigen Wellenlängenbereich aufweisen können. Das Spektrum der Primärstrahlung und/oder das Spektrum der Sekundärstrahlung kann alternativ auch breitbandig sein, das heißt, dass die Primärstrahlung und/oder die Sekundärstrahlung einen mischfarbigen Wellenlängenbereich aufweisen kann, wobei der mischfarbige Wellenlängenbereich ein kontinuierliches Spektrum und/oder mehrere diskrete spektrale Komponenten mit verschiedenen Wellenlängen aufweisen kann. Beispielsweise kann die elektromagnetische Primärstrahlung einen Wellenlängenbereich aus einem ultravioletten bis grünen Wellenlängenbereich aufweisen, während die elektromagnetische Sekundärstrahlung einen Wellenlängenbereich aus einem blauen bis infraroten Wellenlängenbereich aufweisen kann. Besonders bevorzugt können die Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung überlagert einen weißfarbigen Leuchteindruck erwecken. Dazu kann die Primärstrahlung vorzugsweise einen blaufarbigen Leuchteindruck erwecken und die Sekundärstrahlung einen gelbfarbigen Leuchteindruck, der durch spektrale Komponenten der Sekundärstrahlung im gelben Wellenlängenbereich und/oder spektrale Komponenten im grünen und roten Wellenlängenbereich entstehen kann.Of the Wavelength conversion substance may be suitable, the electromagnetic At least partially absorb primary radiation and as secondary radiation with an at least in part of the primary radiation different wavelength range to emit as secondary radiation. The electromagnetic Primary radiation and electromagnetic secondary radiation can be one or more wavelengths and / or Wavelength ranges in an infrared to ultraviolet Wavelength range include, in particular in a visible wavelength range. In this case, the spectrum of the primary radiation and / or the spectrum of secondary radiation narrowband be, that is, the primary radiation and / or the secondary radiation is a monochrome or approximate monochrome wavelength range can have. The spectrum of the primary radiation and / or the spectrum the secondary radiation can alternatively also be broadband, that is, the primary radiation and / or the Secondary radiation a mixed-colored wavelength range may have, wherein the mixed-color wavelength range a continuous spectrum and / or multiple discrete spectral Components with different wavelengths may have. For example, the electromagnetic primary radiation a wavelength range from an ultraviolet to green wavelength range while the electromagnetic secondary radiation a wavelength range can have from a blue to infrared wavelength range. Particularly preferred may be the primary radiation and the secondary radiation overlays a white-colored one Create a luminous impression. For this purpose, the primary radiation preferably a bluish light impression and the Secondary radiation a yellow-colored light impression, the by spectral components of the secondary radiation in yellow Wavelength range and / or spectral components in green and red wavelength range can arise.
Insbesondere kann das optoelektronische Bauelement eine Überlagerung aus der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung abstrahlen. Für einen externen Beobachter kann daher der oben erwähnte mischfarbige Leuchteindruck durch die Überlagerung der elektromagnetischen Primarstrahlung und elektromagnetischen Sekundärstrahlung wahrgenommen werden. Der mischfarbige Leuchteindruck kann dabei von den relativen Anteilen der Primärstrahlung und Sekundärstrahlung zueinander abhängen.Especially the optoelectronic component can be an overlay from the primary radiation and the secondary radiation radiate. For an external observer can therefore the above-mentioned mixed-colored luminous impression due to the overlay the electromagnetic primary radiation and electromagnetic Secondary radiation can be perceived. The mixed-color Light impression can thereby of the relative shares of the primary radiation and secondary radiation depend on each other.
Der
Wellenlängenkonversionsstoff kann dabei einen oder mehrere
der folgenden Materialien aufweisen: Granate der Seltenen Erden
und der Erdalkalimetalle, beispielsweise YAG:Ce3 +, Nitride, Nitridosilikate, Sione, Sialone,
Aluminate, Oxide, Halophosphate, Orthosilikate, Sulfide, Vanadate
und Chlorosilikate. Weiterhin kann der Wellenlängenkonversionsstoff
zusätzlich oder alternativ ein organisches Material umfassen,
das aus einer Gruppe ausgewählt sein kann, die Perylene,
Benzopyrene, Coumarine, Rhodamine und Azo-Farbstoffe umfasst. Weitere
Beispiele und Ausführungsformen sind in der Patentanmeldung
Der Wellenlängenkonversionsstoff kann zumindest teilweise in Form von Partikeln vorliegen, die eine Größe von 2 bis 10 μm aufweisen können. Weiterhin können die Partikel neben der oben beschriebenen Konversionseigenschaft geeignet sein, zumindest teilweise die Primärstrahlung und/oder die Sekundärstrahlung zu streuen. Damit kann ein Wellenlängenkonversionsstoff gleichzeitig als ein Leuchtzentrum, das Strahlung der Primärstrahlung teilweise absorbiert und eine Sekundärstrahlung emittiert, und als Streuzentrum für die Primärstrahlung und/oder die Sekundärstrahlung ausgebildet sein. Derartige Streueigenschaften eines Wellenlängenkonversionsstoffs können somit zu einer verbesserten Strahlungsauskopplung führen. Die Streuwirkung kann beispielsweise auch zu einer Steigerung der Absorptionswahrscheinlichkeit von Primärstrahlung in der Wellenlängenkonversionsschicht führen, wodurch eine geringere Schichtdicke der Wellenlängenkonversionsschicht zur Erreichung einer notwendigen Konversionseffizienz ausreichend sein kann. Alternativ oder zusätzlich können dem Wellenlängenkonversionsstoff noch Streupartikel zugemischt sein. Insbesondere können die Streupartikel beispielsweise ein Metalloxid, so etwa Titanoxid oder Aluminiumoxid wie etwa Korund, und/oder Glaspartikel umfassen. Die Streupartikel können dabei Durchmesser oder Korngrößen von weniger als einem Mikrometer bis zu einer Größenordnung von 10 μm oder auch bis zu 100 μm aufweisen.The wavelength conversion substance may be present at least partially in the form of particles, which may have a size of 2 to 10 microns. Furthermore, in addition to the conversion property described above, the particles may be suitable for at least partially scattering the primary radiation and / or the secondary radiation. This can be a ripples length conversion substance at the same time as a luminous center, which partially absorbs the radiation of the primary radiation and emits a secondary radiation, and be designed as a scattering center for the primary radiation and / or the secondary radiation. Such scattering properties of a wavelength conversion substance can thus lead to improved radiation decoupling. The scattering effect can, for example, also lead to an increase in the absorption probability of primary radiation in the wavelength conversion layer, as a result of which a smaller layer thickness of the wavelength conversion layer can be sufficient to achieve a necessary conversion efficiency. Alternatively or additionally, scattering particles may be added to the wavelength conversion substance. In particular, the scattering particles may comprise, for example, a metal oxide, such as titanium oxide or alumina, such as corundum, and / or glass particles. The scattering particles may have diameters or grain sizes of less than one micrometer up to an order of magnitude of 10 μm or even up to 100 μm.
Das Matrixmaterial oder der Binder können für die Primärstrahlung und die Sekundärstrahlung zumindest teilweise transparent sein und geeignet sein, den Wellenlängenkonversionsstoff zu umgeben und/oder an den Wellenlängenkonversionsstoff chemisch oder adhäsiv gebunden zu werden. Das Matrixmaterial oder der Binder können beispielsweise härtbare organische Materialien wie etwa Siloxane, Epoxide, Acrylate, Methylmethacrylate, Imide, Carbonate, Olefine, Styrole, Urethane oder Derivate davon in Form von Monomeren, Oligomeren oder Polymeren und weiterhin auch Mischungen, Copolymere oder Verbindungen damit aufweisen. Beispielsweise können das Matrixmaterial oder der Binder ein Epoxidharz, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyurethan oder ein Silikonharz wie etwa Polysiloxan oder Mischungen daraus umfassen oder sein. Alternativ oder zusätzlich können das Matrixmaterial oder der Binder auch anorganische Materialien aufweisen. Vorteilhafterweise kann dabei der Brechungsindex des Matrixmaterials oder Binders an den der strahlungsemittierenden Schichtenfolge angepasst sein.The Matrix material or the binder can be used for the Primary radiation and the secondary radiation at least be partially transparent and suitable, the wavelength conversion substance to surround and / or to the wavelength conversion substance to be bound chemically or adhesively. The matrix material or the binder can be curable, for example organic materials such as siloxanes, epoxies, acrylates, methyl methacrylates, Imides, carbonates, olefins, styrenes, urethanes or derivatives thereof in the form of monomers, oligomers or polymers and further also Have mixtures, copolymers or compounds with it. For example, you can the matrix material or binder is an epoxy resin, polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene, polycarbonate, polyacrylate, polyurethane or a silicone resin such as polysiloxane or mixtures thereof or his. Alternatively or additionally, the Matrix material or the binder also inorganic materials. Advantageously, the refractive index of the matrix material or Binders adapted to the radiation-emitting layer sequence be.
Das Härten des Matrixmaterials oder des Binders kann durch Verdunstung oder Verdampfung von Lösungsmitteln oder Reaktionsprodukten und/oder durch Vernetzungsreaktionen erfolgen. Das Härten kann dabei durch mechanische Einwirkung, etwa Druckbeaufschlagung, durch thermische Einwirkung, etwa Erwärmen, durch Lichteinwirkung, etwa Bestrahlung mit Licht im ultraviolettem bis infrarotem Wellenlängenbereich, durch Teilcheneinwirkung, etwa Bestrahlen mit Elektroden, und/oder durch Zusatz von weiteren Materialien, die im Matrixmaterial Vernetzungsreaktion bewirken können, erfolgen.The Hardening of the matrix material or the binder can by Evaporation or evaporation of solvents or reaction products and / or by crosslinking reactions. The hardening can thereby by mechanical action, such as pressurization, by thermal Influence, such as heating, by the action of light, for example Irradiation with light in the ultraviolet to infrared wavelength range, by particle action, such as irradiation with electrodes, and / or by Addition of other materials in the matrix material crosslinking reaction can occur.
Der oder die Wellenlängenkonversionsstoffe können dabei homogen im Matrixmaterial beziehungsweise nach dem Aufbringen des Binders in diesem verteilt sein. Weiterhin kann die Wellenlängenkonversionsschicht mehrere Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen, die in verschiedenen Schichten in der Wellenlängenkonversionsschicht angeordnet sind.Of the or the wavelength conversion materials can while homogeneous in the matrix material or after application of the binder be distributed in this. Furthermore, the wavelength conversion layer have several wavelength conversion substances, which in different layers in the wavelength conversion layer are arranged.
Weiterhin können der oder die Wellenlängenkonversionsstoffe im Matrixmaterial, das in einer flüssigen Phase vorliegen kann, enthalten sein. Das flüssige Matrixmaterial mit dem oder den Wellenlängenkonversionsstoffen kann dann auf dem Trägersubstrat aufgebracht werden oder ausgeformt werden und durch Trocknungs- und/oder Vernetzungsprozesse schichtförmig als Wellenlängenkonversionsschicht ausgebildet werden. Alternativ können das Matrixmaterial mit dem Wellenlängenkonversionsstoff im oben beschriebenen Verfahrensschritt B2' oder der Binder im oben beschriebenen Verfahrensschritt B2 auch aufgedampft werden. Weiterhin kann des Matrixmaterial mit dem Wellenlängenkonversionsstoff danach durch Vernetzungsreaktionen ausgehärtet werden.Farther can be the wavelength conversion substance (s) in the matrix material, which are in a liquid phase can be included. The liquid matrix material with the or the wavelength conversion materials can then be on the Carrier substrate are applied or formed and layered by drying and / or crosslinking processes be formed as a wavelength conversion layer. Alternatively, the matrix material may be reacted with the wavelength conversion substance in the above-described process step B2 'or the binder in the above also described process step B2 are vapor-deposited. Furthermore, can of the matrix material with the wavelength conversion substance then cured by crosslinking reactions.
Der Wellenlängenkonversionsstoff und/oder der Binder und/oder das Matrixmaterial mit dem Wellenlängenkonversionsstoff können großflächig oder lateral strukturiert aufgebracht werden, beispielsweise mittels Siebdruck. „Lateral strukturiert" kann dabei bedeuten, dass Bereiche auf dem Trägersubstrat frei vom Wellenlängenkonversionsstoff und/oder vom Binder und/oder vom Matrixmaterial mit dem Wellenlängenkonversionsstoff bleiben während andere Bereiche bedeckt davon sind. Dadurch kann es möglich sein, dass eine strukturierte Abstrahlcharakteristik des optoelektronischen Bauelements erreichbar ist, durch die eine Information beispielsweise mittels zumindest eines Zeichens, Buchstabens und/oder Piktogramms an einen Beobachter vermittelt werden kann.Of the Wavelength conversion substance and / or the binder and / or the matrix material with the wavelength conversion substance can be structured over a large area or laterally be applied, for example by screen printing. "lateral structured "can mean that areas on the carrier substrate free of the wavelength conversion substance and / or binder and / or the matrix material with the wavelength conversion substance remain while other areas are covered by it. Thereby It may be possible that a structured radiation of the Optoelectronic device can be reached, through which information for example by means of at least one character, letter and / or Pictogram can be conveyed to an observer.
Auf zumindest einer Oberfläche der Wellenlängenkonversionsschicht kann eine Oberflächenstruktur in einem weiteren Verfahrensschritt hergestellt werden. Die Oberfläche der Wellenlängenkonversionsschicht kann dabei bevorzugt eine Oberfläche sein, die nach dem Anordnen der Wellenlängenkonversionsschicht auf der strahlungsemittierenden Schichtenfolge eine von der strahlungsemittierenden Schichtenfolge abgewandte Oberfläche der Wellenlängenkonversionsschicht ist. Die Oberflächenstruktur kann Aufrauungen, Gräben, Prismen, Linsen oder Kegelstümpfe oder Kombinationen daraus aufweisen, die beispielsweise die Strahlungsauskopplung der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung aus der Verkapselungsanordnung erhöhen und verbessern können. Die Oberflächenstruktur kann dabei je nach Ausgestaltung der Wellenlängenkonversionsschicht im Matrixmaterial, im Binder oder im Trägersubstrat erzeugt werden. Dabei kann die Oberflächestruktur vor dem Verfahrensschritt C, nämlich dem Anordnen der Wellenlängenkonversionsschicht auf der strahlungsemittierenden Schichtenfolge, durch Prägen, Ätzen, Aufrauen oder Laserabtragung oder eine Kombination daraus aufgebracht werden.On at least one surface of the wavelength conversion layer, a surface structure can be produced in a further method step. In this case, the surface of the wavelength conversion layer may preferably be a surface which, after arranging the wavelength conversion layer on the radiation-emitting layer sequence, is a surface of the wavelength conversion layer which faces away from the radiation-emitting layer sequence. The surface structure may have roughnesses, trenches, prisms, lenses or truncated cones or combinations thereof which, for example, increase and eliminate the radiation decoupling of the primary radiation and the secondary radiation from the encapsulation arrangement can. Depending on the design of the wavelength conversion layer, the surface structure can be produced in the matrix material, in the binder or in the carrier substrate. In this case, the surface structure can be applied prior to method step C, namely the arrangement of the wavelength conversion layer on the radiation-emitting layer sequence, by embossing, etching, roughening or laser ablation or a combination thereof.
Alternativ oder zusätzlich kann auf der Wellenlängenkonversionsschicht eine weitere Schicht aufgebracht werden, in der die Oberflächenstruktur ausgebildet wird. Die weitere Schicht kann beispielsweise ein wie weiter oben im Zusammenhang mit dem Matrixmaterial ausgeführtes Material, etwa ein Polymermaterial, aufweisen. Die Wellenlängenkonversionsschicht mit Oberflächenstruktur kann derart auf der strahlungsemittierenden Schichtenfolge angeordnet werden, dass die Oberfläche der Wellenlängenkonversionsschicht mit der Oberflächenstruktur eine von der strahlungsemittierenden Schichtenfolge im Strahlengang der Primärstrahlung und Sekundärstrahlung abgewandte Oberfläche ist.alternative or additionally, on the wavelength conversion layer another layer can be applied, in which the surface structure is formed becomes. For example, the further layer may be as above material made in connection with the matrix material, such as a polymeric material. The wavelength conversion layer with surface structure can be so on the radiation-emitting Layers of layers are arranged so that the surface of the Wavelength conversion layer having the surface structure a from the radiation-emitting layer sequence in the beam path of Primary radiation and secondary radiation facing away Surface is.
Weiterhin kann die Wellenlängenkonversionsschicht in beliebiger Größe herstellbar sein und die Größe durch Schneiden, Stanzen, Brechen oder Sägen veränderbar sein. Insbesondere kann dadurch die Größe der Wellenlängenkonversionsschicht an die Größe, insbesondere die flächige Ausdehnung der strahlungsemittierenden Schichtenfolge angepasst werden. Dadurch können beispielsweise Produktionskosten, insbesondere bei kleinen oder im Produktionsprozess wechselnden Bauelementgrößen, verringert werden.Farther The wavelength conversion layer can be of any size be made and size by cutting, Punching, breaking or sawing be changeable. In particular, this can reduce the size of the wavelength conversion layer to the size, especially the areal Extension of the radiation-emitting layer sequence adapted become. As a result, for example, production costs, especially in small or changing in the production process Component sizes can be reduced.
Ferner kann zumindest eine zweite Wellenlängenkonversionsschicht bereitgestellt werden. Zur Bereitstellung kann die zumindest eine zweite Wellenlängenkonversionsschicht mit einem Verfahren herstellbar sein, dass eines oder mehrere Merkmale der oben bezüglich der ersten Wellenlängenkonversionsschicht genannten Verfahrensschritte aufweist.Further may be at least a second wavelength conversion layer to be provided. For providing the at least one second wavelength conversion layer produced by a method be that one or more features of the above regarding the first wavelength conversion layer steps mentioned having.
Weiterhin kann eine Mehrzahl von gleichen oder verschiedenen Wellenlängenkonversionsschichten bereitgestellt werden, die im Strahlengang der Primärstrahlung nebeneinander oder übereinander als Schichtenstapel angeordnet werden können. Dazu können Wellenlängenkonversionsschichten vor oder nach der Anordnung auf der strahlungsemittierenden Schichtenfolge nebeneinander oder als Schichtenstapel übereinander angeordnet und miteinander verklebt oder laminiert werden. Alternativ oder zusätzlich können die erste und die zumindest eine zweite Wellenlängenkonversionsschicht auf verschiedenen Oberflächen der strahlungsemittierenden Schichtenfolge angeordnet werden. Sind die Wellenlängenkonversionsschichten beispielsweise lateral strukturiert aufgebracht, lassen sich durch einen Schichtenstapel mit mehreren unterschiedlichen Wellenlängenkonversionsschichten bildhafte Informationen wie etwa Zeichen, Buchstaben und/oder Piktogramme darstellen.Farther may be a plurality of the same or different wavelength conversion layers be provided in the beam path of the primary radiation arranged side by side or one above the other as a stack of layers can be. These can be wavelength conversion layers before or after the arrangement on the radiation-emitting layer sequence arranged side by side or as a stack of layers one above the other and glued or laminated together. Alternatively or In addition, the first and the at least one second wavelength conversion layer on different Surfaces of the radiation-emitting layer sequence to be ordered. Are the wavelength conversion layers For example, applied laterally structured, can be through a layer stack with several different wavelength conversion layers pictorial information such as characters, letters and / or pictograms represent.
Bei einer Ausführungsform des optoelektronischen Bauelements ist die strahlungsemittierende Schichtenfolge eine organische strahlungsemittierende Schichtenfolge, insbesondere eine organische, strahlungsemittierende Diode (OLED). Eine organische strahlungsemittierende Schichtenfolge beziehungsweise eine OLED kann beispielsweise eine erste Elektrode auf einem Substrat aufweisen. Über der ersten Elektrode kann ein funktionaler Bereich mit einer oder mehreren funktionalen Schichten aus organischen Materialien aufgebracht sein, die den aktiven Bereich zur Emission der Primärstrahlung umfassen können. Die funktionalen Schichten können dabei beispielsweise Elektronentransportschichten, elektrolumineszierende Schichten und/oder Lochtransportschichten aufweisen. Über den funktionalen Schichten kann eine zweite Elektrode aufgebracht sein.at an embodiment of the optoelectronic component the radiation-emitting layer sequence is an organic radiation-emitting layer Layer sequence, in particular an organic, radiation-emitting Diode (OLED). An organic radiation-emitting layer sequence or an OLED can, for example, a first electrode on a substrate. Above the first electrode can be a functional area with one or more functional Layers of organic materials can be applied to the active Range to emit the primary radiation. The functional layers may be, for example Electron transport layers, electroluminescent layers and / or hole transport layers exhibit. Over the functional layers can be a second Electrode be applied.
Beispielsweise kann das Substrat Glas, Quarz, Kunststofffolien, Metall, Metallfolien, Siliziumwafer oder ein anderes geeignetes Substratmaterial umfassen. Ist die OLED als so genannter „Bottom-Emitter" ausgeführt, das heißt, dass die in den funktionellen Schichten erzeugte Strahlung durch das Substrat abgestrahlt wird, so kann das Substrat vorteilhafterweise eine Transparenz für zumindest einen Teil der ersten Strahlung aufweisen.For example the substrate glass, quartz, plastic films, metal, metal foils, Silicon wafers or other suitable substrate material include. If the OLED is designed as a so-called "bottom emitter", that is, that generated in the functional layers Radiation is radiated through the substrate, the substrate may advantageously a transparency for at least a portion of the first radiation exhibit.
In der Bottom-Emitter-Konfiguration kann vorteilhafterweise auch die erste Elektrode eine Transparenz für zumindest einen Teil der Primärstrahlung aufweisen. Eine transparente erste Elektrode, die als Anode ausgeführt sein kann und somit als Löcher-injizierendes Material dient, kann beispielsweise ein transparentes leitendes Oxid aufweisen oder aus einem transparenten leitenden Oxid bestehen. Transparente leitende Oxide (transparent conductive Oxides, kurz „TCO") sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO). Neben binären Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise ZnO, SnO2 oder In2O3 gehören auch ternäre Metallsauerstoffverbindungen, wie beispielsweise Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 oder In4Sn3O12 oder Mischungen unterschiedlicher transparenter leitender Oxide zu der Gruppe der TCOs. Weiterhin entsprechen die TCOs nicht zwingend einer stöchiometrischen Zusammensetzung und können auch p- oder n-dotiert sein.In the bottom emitter configuration, advantageously, the first electrode can also have transparency for at least a part of the primary radiation. A transparent first electrode, which may be embodied as an anode and thus serves as a hole-injecting material, may for example comprise a transparent conductive oxide or consist of a transparent conductive oxide. Transparent conductive oxides ("TCOs" for short) are transparent, conductive materials, typically metal oxides, such as zinc oxide, tin oxide, cadmium oxide, titanium oxide, indium oxide or indium tin oxide (ITO) In addition to binary metal oxygen compounds, such as ZnO, SnO 2 or In 2 O 3 also include ternary metal oxygen compounds such as Zn 2 SnO 4 , CdSnO 3 , ZnSnO 3 , MgIn 2 O 4 , GaInO 3 , Zn 2 In 2 O 5 or In 4 Sn 3 O 12 or mixtures of different transparent conductive Furthermore, the TCOs do not necessarily correspond to a stoichiometric composition and may also be p- or n-doped.
Die funktionalen Schichten können organische Polymere, organische Oligomere, organische Monomere, organische kleine, nicht-polymere Moleküle („small molecules") oder Kombinationen daraus aufweisen. Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn eine funktionale Schicht als Lochtransportschicht ausgeführt ist um eine effektive Löcherinjektion in eine elektrolumineszierende Schicht oder einen elektrolumineszierenden Bereich zu ermöglichen. Als Materialien für eine Lochtransportschicht können sich beispielsweise tertiäre Amine, Carbazolderivate, leitendes Polyanilin oder Polyethylendioxythiophen als vorteilhaft erweisen. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn eine funktionelle Schicht als elektrolumineszierende Schicht ausgeführt ist. Als Materialien hierzu eignen sich Materialien, die eine Strahlungsemission aufgrund von Fluoreszenz oder Phosphoreszenz aufweisen, beispielsweise Polyfluoren, Polythiophen oder Polyphenylen oder Derivate, Verbindungen, Mischungen oder Copolymere davon. Abhängig von den Materialien in den funktionellen Schichten kann die erzeugte erste Strahlung einzelne Wellenlängen oder Bereiche oder Kombinationen daraus aus dem ultravioletten bis rotem Spektralbereich aufweisen.The functional layers can be organic polymers, organic oligomers, organic In particular, it may be advantageous if a functional layer is designed as a hole transport layer in order to allow effective hole injection into an electroluminescent layer or an electroluminescent region Materials for a hole transport layer can be, for example, tertiary amines, carbazole derivatives, conductive polyaniline or polyethylene dioxythiophene prove to be advantageous Furthermore, it may be advantageous if a functional layer is designed as an electroluminescent layer as materials for this are materials that radiation emission due to fluorescence or Have phosphorescence, for example polyfluorene, polythiophene or polyphenylene or derivatives, compounds, mixtures or copolymers thereof Depending on the materials in the functional layers, the generated e radiation individual wavelengths or areas or combinations thereof from the ultraviolet to red spectral range.
Die zweite Elektrode kann als Kathode ausgeführt sein und somit als Elektronen-injizierendes Material dienen. Als Kathodenmaterial können sich unter anderem insbesondere Aluminium, Barium, Indium, Silber, Gold, Magnesium, Kalzium oder Lithium sowie Verbindungen, Kombinationen und Legierungen davon als vorteilhaft erweisen. Zusätzlich oder alternativ kann die zweite Elektrode auch transparent ausgeführt sein und/oder die erste Elektrode kann als Kathode und die zweite Elektrode als Anode ausgeführt sein. Das bedeutet insbesondere, dass die OLED auch als „Top-Emitter" ausgeführt sein kann.The second electrode may be designed as a cathode and thus serve as an electron injecting material. As cathode material In particular, aluminum, barium, Indium, silver, gold, magnesium, calcium or lithium, as well as compounds, Combinations and alloys thereof prove beneficial. additionally or alternatively, the second electrode may also be transparent may be and / or the first electrode as the cathode and the second Electrode be designed as an anode. This means in particular that the OLED also run as a "top emitter" can be.
Weiterhin kann die OLED eine Verkapselung aufweisen, um für die Elektroden und den funktionalen Bereich einen Schutz vor Feuchtigkeit und/oder oxidierenden Substanzen wie etwa Sauerstoff zu erreichen. Dabei kann die Verkapselung die gesamte OLED einschließlich des Substrats umgeben. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat einen Teil der Verkapselung bilden. Die Verkapselung kann dabei eine oder mehrere Schichten umfassen, wobei die Schichten der Verkapselung beispielsweise Planarisierungsschichten, Barriereschichten, Wasser und/oder Sauerstoff absorbierende Schichten, Verbindungsschichten oder Kombinationen daraus sein können.Farther For example, the OLED may have an encapsulation for the electrodes and the functional area a protection against moisture and / or oxidizing To reach substances such as oxygen. This can be the encapsulation surrounding the entire OLED including the substrate. Alternatively or additionally, the substrate may be a part form the encapsulation. The encapsulation can be one or more Layers include, for example, the layers of encapsulation Planarization layers, barrier layers, water and / or oxygen absorbent layers, tie layers or combinations can be from it.
Weiterhin kann die strahlungsemittierende Schichtenfolge eine Epitaxieschichtenfolge, also eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge, aufweisen. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge beispielsweise auf der Basis eines anorganischen Materials, etwa InGaAlN, wie etwa als GaN-Dünnfilm-Halbleiterschichtenfolge, ausgeführt sein. Unter InGaAlN-basierte Halbleiterschichtenfolgen fallen insbesondere solche, bei denen die epitaktisch hergestellte Halbleiterschichtenfolge, die in der Regel eine Schichtenfolge aus unterschiedlichen Einzelschichten aufweist, mindestens eine Einzelschicht enthält, die ein Material aus dem III-V-verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yN mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist.Furthermore, the radiation-emitting layer sequence can have an epitaxial layer sequence, that is to say an epitaxially grown semiconductor layer sequence. In this case, the semiconductor layer sequence can be embodied, for example, on the basis of an inorganic material, for example InGaAlN, such as, for example, as a GaN thin-film semiconductor layer sequence. InGaAlN-based semiconductor layer sequences are in particular those in which the epitaxially produced semiconductor layer sequence, which as a rule has a layer sequence of different individual layers, contains at least one single layer comprising a material from the III-V compound semiconductor material system In x Al y Ga 1-xy N with 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 and x + y ≤ 1.
Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch auf InGaAlP basieren, das heißt, dass die Halbleiterschichtenfolge unterschiedliche Einzelschichten aufweist, wovon mindestens eine Einzelschicht ein Material aus dem III-V-Verbindungshalbleitermaterialsystem InxAlyGa1-x-yP mit 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1 aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann die Halbleiterschichtenfolge auch andere III-V-Verbindungshalbleitermaterialsysteme, beispielsweise ein AlGaAs-basiertes Material, oder II-VI-Verbindungshalbleitermaterialsysteme aufweisen.Alternatively or additionally, the semiconductor layer sequence can also be based on InGaAlP, that is to say that the semiconductor layer sequence has different individual layers, of which at least one individual layer is a material composed of the III-V compound semiconductor material system In x Al y Ga 1-xy P where 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≤ y ≤ 1 and x + y ≤ 1. Alternatively or additionally, the semiconductor layer sequence can also comprise other III-V compound semiconductor material systems, for example an AlGaAs-based material, or II-VI compound semiconductor material systems.
Die als Epitaxieschichtenfolge ausgeführte strahlungsemittierende Schichtenfolge kann dabei wie die organische strahlungsemittierende Schichtenfolge zwischen der ersten und zweiten Elektrode auf einem Substrat angeordnet sein und/oder eine Verkapselung aufweisen.The radiation-emitting epitaxial layer sequence Layer sequence can be like the organic radiation-emitting Layer sequence between the first and second electrode on one Substrate may be arranged and / or have an encapsulation.
Die erste Wellenlängenkonversionsschicht und/oder die zumindest eine zweite Wellenlängenkonversionsschicht können dabei auf der dem aktiven Bereich abgewandten Oberfläche des Substrats oder der Verkapselung angeordnet sein.The first wavelength conversion layer and / or the at least a second wavelength conversion layer while on the surface facing away from the active area be arranged of the substrate or the encapsulation.
Durch ein Verfahren mit den oben beschriebenen Merkmalen können beispielsweise verschiedene Wellenlängenkonversionsschichten mit verschiedenen Abmessungen wie Dicke und Fläche sowie mit verschiedenen Mischungen und Konzentrationen des Wellenlängenkonversionsstoffs bereitgestellt werden, die je nach Anforderung ausgewählt und mit anderen Wellenlängenkonversionsschichten kombiniert werden können, um verschiedenfarbige optoelektronische Bauelemente herzustellen.By a method with the features described above can for example, different wavelength conversion layers with different dimensions like thickness and area as well with various mixtures and concentrations of the wavelength conversion substance can be provided, which are selected according to the requirement and combined with other wavelength conversion layers can be used to different-colored optoelectronic Manufacture components.
Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen
der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den
Es zeigen:It demonstrate:
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.In The embodiments and figures may be the same or equivalent components in each case with the same reference numerals be provided. The illustrated elements and their proportions with each other are basically not as true to scale rather, individual elements, such as Layers, components, components and areas for better presentation and / or exaggerated for better understanding be shown thick or large dimensions.
In
den folgenden Figuren ist eine strahlungsemittierende Schichtenfolge
Die
strahlungsemittierende Schichtenfolge
Im
Ausführungsbeispiel gemäß der
In
den
In
einem weiteren Verfahrensschritt gemäß
Gegebenfalls
kann die erste Wellenlängenkonversionsschicht
In
einem weiteren Verfahrensschritt gemäß
Im
Ausführungsbeispiel gemäß der
In
den
In
einem weiteren Verfahrensschritt (
In
einem weiteren Verfahrensschritt gemäß
Im
Ausführungsbeispiel gemäß der
Gemäß einem
weiteren Verfahrensschritt in
In
einem weiteren Verfahrensschritt gemäß
In
den Ausführungsbeispielen gemäß der
Das
optoelektronische Bauelement
Das
optoelektronische Bauelement
Das
optoelektronische Bauelement
Das
optoelektronische Bauelement
Die
erste und zweite Wellenlängenkonversionsschicht
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.The The invention is not by the description based on the embodiments limited to these. Rather, the invention comprises each new feature as well as any combination of features, which in particular any combination of features in the claims includes, even if this feature or this combination itself not explicitly in the patent claims or embodiments is specified.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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